鞍钢100吨 LF精炼炉概述
LF炉外精炼技术和装备发展概述
LF炉外精炼技术和装备发展概述作者：刘景春摘要：我国钢包二次精炼技术之一LF精炼,初期市场需求少，不受重视，精炼产品主要集中在特钢行业；随市场对高端精炼产品的需求量快速提高,现LF精炼装置在钢厂被大量使用，LF装备、技术也在中国被逐步完善，LF精炼产品在品种质量、技术装备和节能减排等方面进步明显。
LF精炼未来发展方向：缩短LF精炼的周期，工艺、装备上技术更先进，更节能环保及降本。
关键词：LF精炼炉单工位LF双工位LF1概述回顾总结我国炉外精炼技术和装备的发展，在改革开放初期，此时，整个市场对需精炼要求的钢种不多，需求量很少。
国内钢厂大多不设精炼装置，转炉或电炉出钢后，钢水直接进行连铸或模铸。
现随着时代的发展，对钢的质量（钢的纯净度）的要求越来越高，用常规炼钢方法冶炼出来的钢液已难以满足其质量要求，另外随着连铸技术的发展，对钢液的成分、温度等提出了更严格的要求。
因此为提高生产率，提高产品质量，缩短冶炼时间，使冶炼、浇铸工序实现最佳衔接，于是产生了各种炉外精炼（钢包二次精炼）方法。
众知，在钢包内进行钢水二次精炼处理过程中,在进行吹氩搅拌、脱硫、合金化等作业时，不可避免均为引起钢水温度降低。
以往通常仅通过提高一次冶炼（转炉、电炉）出钢钢水温度（过热度）来补偿。
但提高一次冶炼出钢钢水过热度，引起如下的问题：增加一次冶炼时间，其结果引起相应的生产率下降；钢水吸收更多有害气体、减少耐材使用寿命等。
LF炉精炼法的一个突出特点是具有方便加热手段，可以在钢包内对钢液进行电加热，所有在精炼过程中所需的吸热与散热均可通过电加热得到补偿。
LF(Ladel Furnace)炉是上世纪70年代初期出现的新型二次精炼设备，世界上第一套以电加热、用吹氩为搅拌的LF装置，是1971年在日本大同钢铁公司大森特殊钢厂开发成功。
40多年来这项技术得到高度发展和广泛应用。
2我国LF钢包精炼炉的发展我国上世纪九十年代起，当电炉钢厂在引进大型电弧炉的同时也引进了与电炉相匹配的LF精炼炉装置，其目的在于增产扩产。
LF精炼炉主要设备及技术特点
LF精炼炉主要设备及技术特点精炼炉是一种用于提炼金属的设备，可以将原料中的杂质去除，使金属纯度得到提高。
下面将介绍LF精炼炉的主要设备及技术特点。
1.主要设备(1)电弧炉：LF精炼炉采用双电弧炉的结构，两个电弧炉分别位于炉底和炉盖上。
通过电极引入电弧，产生高温高能量的电弧，以加热和熔化原料。
(2)钢包：钢包是LF精炼炉的重要组成部分，用于容纳原料并进行精炼过程。
钢包由耐火材料制成，具有较高的耐高温和耐腐蚀性能。
(3)搅拌设备：LF精炼炉采用高速电动搅拌设备，可通过搅拌提高金属的均匀性，促使气体和液态金属之间的传质和传热效率。
(4)电热和耐火材料：LF精炼炉的电极和耐火材料需要具有良好的导电性和耐高温性能，以保证炉内高温环境的稳定和热传导的顺利进行。
2.技术特点(1)精炼效果好：LF精炼炉采用高温高能量的电弧熔炼技术，可以快速高效地熔化原料，并通过搅拌设备提高金属的均匀性。
同时，LF精炼炉还可以在高温条件下进行气体吹吸，进一步去除金属中的杂质，提高金属的纯度。
(2)处理能力大：LF精炼炉具备较大的处理能力，可以处理大量的原料。
炉容大的设计可以满足大规模钢铁企业的生产需求，提高生产效率。
(3)过程控制精确：LF精炼炉采用先进的自动化控制系统，可以实时监测和控制炉内温度、压力等参数，保证精炼过程的稳定性和精确性。
同时，还可以根据不同的原料和工艺要求进行灵活的调整和控制。
(4)能源消耗低：LF精炼炉采用高效的电弧熔炼技术，其能源消耗相对传统炼钢方法更低。
此外，精炼过程中的气体吹吸也能够有效利用高温和高压气体的能量，降低能源浪费。
(5)环保节能：LF精炼炉在炼钢过程中产生的废气可通过尾气处理系统进行净化处理，达到环保排放标准。
同时，由于能源消耗低，可以降低对自然资源的需求，具有良好的节能效果。
综上所述，LF精炼炉作为一种重要的炼钢设备，具备精炼效果好、处理能力大、过程控制精确、能源消耗低和环保节能等技术特点，能够满足现代化钢铁生产的需求，推动钢铁行业的发展。
LF精炼炉技术资料简介
国内电炉钢厂在引进大型电弧炉的同 时也引进或增建了与电炉相匹配的LF精炼 炉装置,其目的在于增产扩产。电炉传统工 艺(熔化→氧化→还原→出钢）的冶炼周期 过长,影响电炉的生产能力和电炉的全连铸 生产。匹配LF以后,电炉的主要任务是: 熔 化及氧化,而还原期的脱氧、脱硫、调温、 合金化及去除夹杂物五大任务,将由LF精炼 炉完成。从而解放了电炉生产力,为电炉厂 全连铸生产创造了良好的工序协调条件。
• • • •
主要工艺特点： 工艺特点： 工艺特点 深脱硫功能： 深脱硫功能：成品 〔S〕≤10ppm 深脱氧功能：成品 深脱氧功能： 〔O〕≤15ppm 控制夹杂物形态： 控制夹杂物形态： 钢帘线处理 电极升温： 电极升温：降低转 炉出钢温度， 炉出钢温度，协调 工序物流
设计的主要功能： 设计的主要功能：
德国 中国 中国 日本 英国 德国
蒂森克虏伯
400 300
武钢 京浜 British Steel Teeside Ekostahi
250 250 265 245
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LF炉精炼钢水的基 本原理如图所示，在保 持钢包内还原性气氛条 件下，用电弧加热高碱 度炉渣，边造渣边完成 脱氧、脱硫等一系列炉 渣精炼，该工艺不仅能 精确地控制化学成分和 温度，而且通过合成渣 精炼具有脱硫、脱氧及 夹杂物变性等功能。
具备深脱硫及深脱氧功能， 可批量生产［ 1 、 具备深脱硫及深脱氧功能 ， 可批量生产 ［ S ］ 20ppm [O]≤30ppm的钢种 ppm、 30ppm ≤20ppm、[O]≤30ppm的钢种 2、设备上具备防止增氮的措施 3、具备减少钢中夹杂物和控制夹杂物形态的功能 4、主电回路设计中考虑了保护系统，确保电网安全 主电回路设计中考虑了保护系统， 并配有先进的自动化配置和相应的环保措施 5、具有确保连铸连浇和调节炼钢生产节奏的功能 6、高的劳动生产率和最低的LF处理精炼成本 高的劳动生产率和最低的LF处理精炼成本 LF
100 t转炉lf精炼工艺的生产实践
100 t转炉lf精炼工艺的生产实践摘要：1.100 t 转炉LF 精炼工艺简介2.生产实践中的技术优化3.实现高效生产的关键因素4.环保与经济效益的双重提升5.总结与展望正文：1.100 t 转炉LF 精炼工艺简介100 t 转炉LF 精炼工艺是一种钢铁冶炼技术，具有生产效率高、能耗低、产品质量好等优点。
近年来，随着钢铁行业的发展，该工艺在我国得到了广泛应用。
本文将结合生产实践，探讨100 t 转炉LF 精炼工艺的优化与应用。
2.生产实践中的技术优化在生产实践中，为了提高生产效率和产品质量，我们对100 t 转炉LF 精炼工艺进行了多方面的技术优化。
首先，优化了精炼过程的参数控制，包括精炼时间、精炼电流、电极间距等，使精炼过程更加稳定。
其次，采用了新型的炉衬材料和耐火材料，提高了炉衬的使用寿命。
此外，我们还对设备进行了自动化改造，实现了生产过程的智能化监控。
3.实现高效生产的关键因素高效生产的关键因素主要包括生产过程中的技术优化、操作人员的技能水平、设备的维护保养等。
在技术优化方面，我们采用了先进的控制策略，实现了精炼过程的实时监控和调整。
在操作人员的技能水平方面，我们定期组织培训，提高操作人员的专业技能。
在设备维护保养方面，我们建立了完善的设备维护制度，确保设备的正常运行。
4.环保与经济效益的双重提升通过采用100 t 转炉LF 精炼工艺，我们不仅在生产效率和产品质量方面取得了显著成果，还实现了环保与经济效益的双重提升。
该工艺具有较低的能耗和污染物排放，有助于减少对环境的影响。
同时，通过技术优化和设备改造，我们降低了生产成本，提高了企业的经济效益。
5.总结与展望综上所述，100 t 转炉LF 精炼工艺在我国的生产实践中取得了显著成果。
未来，我们将继续优化生产过程，提高生产效率和产品质量，为我国钢铁行业的发展做出更大贡献。
100 t转炉lf精炼工艺的生产实践
100 t转炉lf精炼工艺的生产实践随着现代科技的迅猛发展，各行各业都在不断地进行改革和创新，钢铁行业也不例外。
100t转炉LF精炼工艺作为一种先进的钢铁精炼工艺，已经在国内外得到了广泛的应用。
本文将结合生产实践，对100t转炉LF精炼工艺进行分析和探讨。
首先，要了解100t转炉LF精炼工艺的原理。
LF精炼技术是在转炉出钢后，将熔池转移到LF炼钢炉中进行精炼处理的工艺。
在这个过程中，通过加入各种合金元素和进行氧化还原反应，可以有效地去除钢液中的不良元素，并控制合金元素的含量，从而得到优质的钢材。
在生产实践中，100t转炉LF精炼工艺有以下几个关键环节需要重点关注和控制。
首先是原料的选择和控制。
LF精炼工艺需要使用优质的原料，包括铁水、废钢和合金添加剂等。
在选择原料的同时，还需要对原料进行严格的化验和质量控制，以确保原料的品质符合要求。
其次是转炉出钢的控制。
在转炉出钢的过程中，需要掌握好炉温、氧气流量和吹氧时间等参数，以确保钢液的化学成分和温度达到LF精炼的要求。
第三是LF炼钢炉的操作和控制。
LF炼钢炉是进行钢液精炼的关键设备，操作人员需要掌握LF炉的操作技巧和参数控制，以确保钢液的精炼效果和品质。
最后是钢液的取样和化验。
在LF精炼过程中，需要对钢液进行取样和化验，以确保钢液的化学成分和温度符合要求，从而保证最终产品的质量。
通过以上几个关键环节的控制，可以有效地提高100t转炉LF精炼工艺的生产效率和产品质量。
同时，还可以减少能耗和原料损耗，提高企业的经济效益。
在实际生产中，合理的工艺设计和操作技术是保证LF精炼工艺效果的关键。
通过科学合理的工艺设计，加强设备维护和管理，培训操作人员的技能，提高操作水平和质量意识，可以提高LF精炼设备的使用寿命，降低维修成本，确保生产的顺利进行。
同时，钢铁企业还需要加强对100t转炉LF精炼工艺的研究和开发，不断提高工艺的自动化程度和智能化水平。
通过引进先进的控制系统和生产设备，提高生产的自动化水平和智能化程度，可以提高生产效率，降低能耗，减少人为因素对生产过程的影响，提高产品质量和企业竞争力。
100吨LF精炼炉设备技术说明
100吨LF精炼炉设备技术说明1.1 电炉生产流程及工艺路线根据车间产品大纲，其工艺路线如下： 普通钢、低合金钢： 电炉——LF 炉——模铸/铸件 合金结构钢、优碳钢：电炉——LF 炉——VD ——模铸/铸件 超低碳、超低氮钢类：电炉——VOD ——（LF 炉）——模铸/铸件1.2 电炉工艺技术参数确定1.2.1 平均出钢量及炉壳直径考虑车间产品单重及与现有电炉的合浇工艺，可以设计电炉的平均出钢量为100吨，最大出钢量125吨。
这种情况可以选择公称容量100吨电炉、炉壳直径为6100 mm 、EBT 出钢的电炉。
当新炉体就要出125吨钢水时，可适当垫高（～100 mm ）炉门坎并出净炉内钢水即可实现。
1.2.2 电炉冶炼周期与年产钢水量电炉车间的年产钢水量与冶炼周期的关系如下：τN G B A ⨯⨯⨯⨯=6024 ，万t式中：N —电炉车间的炉座数，一座。
G —电炉的平均出钢量，100吨。
B —电炉的年作业天数，对于铸钢行业一般为256～292天，车间作业制度及电炉年作业天数见表2.1。
表2.1 车间作业制度及电炉年作业天数—冶炼周期或出钢周期，以铸锻为主的电炉流程节奏快不起来，电炉冶炼周期也短不了，对于本例设电炉炼钢冶炼周期为120min。
年产钢水量的估算见表2.2。
表2-2 不同产品的年产钢水量注：年作业天数按 274天（年作业率为0.75）。
1.2.3 电炉变压器容量及技术参数1）冶炼周期组成当考虑电炉炼钢冶炼周期120min时，按废钢三次装料设计，补炉、装料（接电极）、出钢等非通电时间25min，使得变压器时间利用率Tu为0.79，通电时间为95min。
非通电时间过长，将延长冶炼周期、生产率降低，增加炉子热损失、降低炉子热效率，也提高吨钢电耗。
2）吨钢电耗采用氧化法，100%废钢，配碳量 1.5%与 3.5%（35kg/t钢）炉渣，在电炉中熔化并加热精炼至出钢温度（1650℃），所需要实际能耗平均为650 kWh/t，考虑到炉门碳-氧枪＋炉壁氧枪，吹氧35～40 Nm3/t，与石墨电极氧化等提供的能量，合计160～180 kWh/t。
100 t转炉lf精炼工艺的生产实践
100 t转炉lf精炼工艺的生产实践
100吨转炉LF精炼工艺是一种常用于钢铁行业的冶炼工艺，
下面是一些与该工艺相关的生产实践：
1. 原料准备：确保供应的原料质量稳定，包括铁水、废钢、铁合金等。
同时，要合理配比，控制各种原料的比例，以达到所需的冶炼目标。
2. 转炉操作：进行转炉吹炼操作，通过吹炼氧气、碱、渣料等，调整炉内氧气含量、碱量和渣料成分，控制冶炼反应的进行和调整炉温。
3. 加料：根据炉内的冶炼情况，适时加入废钢、铁合金等辅料，以调整合金成分和冶炼工艺。
4. 取样分析：定期取样分析炉内冶炼过程中的钢汤成分，包括
C、Si、Mn、P、S等元素的含量，以及温度、氧含量等指标，以检查冶炼的效果。
5. 控制冶炼参数：根据实际情况，调整各种冶炼参数，如吹氧量、碱量、渣料用量等，以保证炉内合金成分、温度等目标指标的达到。
6. 渣化处理：冶炼结束后，进行渣化处理，即将炉渣与钢水分离，以获得纯净的钢水。
7. 连续浇铸：将冶炼好的钢水通过连铸机进行连续浇铸，制成
连铸坯，进一步制造成型钢材。
8. 质量控制：通过定期检验和随机抽查等手段，对生产的钢材进行质量检查，确保符合相关标准。
9. 故障处理：遇到转炉操作故障或其他问题时，及时采取相应的措施解决，并确保生产的连续进行。
10. 数据记录和分析：对生产过程的各项参数进行记录和分析，以便及时发现问题和做出调整。
以上是100吨转炉LF精炼工艺的一些生产实践，通过科学合
理的操作和质量控制措施，能够实现高效冶炼，生产出优质的钢材。
LF钢包精炼炉生产特点介绍
LF钢包精炼炉生产特点介绍LF钢包精炼炉是一种用于钢铁冶炼的设备，其主要作用是通过继续冶炼和炼钢过程中的更正冶炼参数，提高钢水的品质。
LF钢包精炼炉由于其独特的生产特点，在现代钢铁生产中扮演着重要的角色。
以下是对LF钢包精炼炉的生产特点进行详细介绍。
首先，LF钢包精炼炉具有高效的冶炼能力。
在LF钢包精炼炉中，通过设置适当的工艺参数，可以实现钢水中非金属夹杂物的深度去除，大大提高钢水的纯净度。
此外，LF钢包精炼炉还能控制钢中的成分含量，使钢水中的碳含量、锰含量等达到设计要求，确保最终产品的质量。
其次，LF钢包精炼炉能够提高钢水的温度均匀性。
在钢铁冶炼过程中，钢水的温度均匀性对于保证产品质量非常重要。
LF钢包精炼炉通过金属的对流和搅拌，使钢水中的温度达到均衡状态，使炉内各部位的温度保持一致，从而确保钢水的温度均匀性，避免出现过热或者过冷的情况。
第三，LF钢包精炼炉具有良好的反应控制能力。
在LF钢包精炼炉中，通过精确的控制进气、出气、吹氧量等操作参数，可以实现对炉内化学反应的精确控制，从而使得反应达到最佳状态。
此外，LF钢包精炼炉还可以通过添加合适的合金元素，调整钢水的成分，提高产品的性能和品质。
第四，LF钢包精炼炉具有较低的能源消耗。
相比传统的转炉炼钢和电弧炉炼钢方法，LF钢包精炼炉的能源消耗较低。
由于LF钢包精炼炉能够在较低的温度下进行冶炼，同时有效利用炉内的余热，减少能源浪费，降低生产成本。
第五，LF钢包精炼炉具有较好的环境适应性。
在LF钢包精炼炉中，炼钢时间较短，操作过程相对简单，而且炼钢过程中不产生大量的废气、废渣等污染物，相比传统的炼钢方法对环境的影响较小。
这也符合现代工业对于环保、节能的要求。
综上所述，LF钢包精炼炉在钢铁生产中具有高效的冶炼能力、温度均匀性、反应控制能力、能源消耗和环境适应性等特点。
通过合理的工艺参数的设定和精确的操作控制，可以实现钢水的纯净化、成分调整和温度均匀性的提高，从而保证钢铁产品的质量和性能。
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第二章模型建立
2.1鞍钢100吨 LF精炼炉概述
鞍钢一炼钢目前拥有2座100吨LF精炼炉，其年处理能力为100万吨，所生产的产品包括普碳钢、低合金钢、合金结构钢及优碳钢等多个钢铁品种。
现运行稳定，且具有较高的技术含量。
2.1.1 100吨LF精炼炉的主要工艺参数
电极直径：500mm.
分布圆直径：800mm
电极升降速度：5m/min
钢水升温速度：4℃/min
一次电压：35kV
二次电压：420-250kV
二次电流：449kA
钢水罐车速度：300-600m/min，行程30m
液压系统：工作压力12Mbar
工作介质：水乙二醇
水冷系统：进水＜33℃
出水＜50℃
冷却水流量：500t/h
氩气系统：工作压力0.6-0.8Mbar
耗量最大：60Nm3/h
氮气系统：工作压力＞0.4Mbar
2.4模型操作参数的确定
2.4.1参数变量筛选的原则
LF炉精炼效果受很多现场因素的影响，通常不同的钢种，要求钢中有不同的硫含量，但总的来说，在所有钢种中，硫都是有害的元素，所以多数钢的生产理念是脱硫、脱磷、调节合金含量。
脱硫的影响因素有很多，而且很多影响参数都是很难明确的，因此正确的选择钢包精炼的输入变量因子，对网络的建立和运行都是很很重要的。
本文选取变量的动力学和热化学分析如下：
⑴精炼渣；炉渣作为精炼的主要化学成分，其对脱硫的贡献率是很大的。
适当增加渣量，可以稀释渣中CaS浓度，加快脱硫速率。
但渣量过大会使炉渣过厚，影响钢渣界面反应。
从热力学角度考虑，脱硫反应是在还原性气氛中进行，渣中FeO含量高不利于脱硫反应。
根据生产数据，在脱硫反应中渣中FeO含量与硫分配系数成反比例关系，所以炉渣的成分对脱硫的程度起到很大的影响。
⑵石灰（CaO）；CaO脱硫反应是固—液相反应，脱硫过程主要通过以下反应式完成：
此外，精炼过程加入一定活性石灰改变了渣的组成，不仅提高了炉渣碱度、改善炉渣黏度和流动性，而且新渣系组成有利于提高渣中硫容，因此有利于脱硫。
另有研究发现，CaO脱硫的限制性环节和脱硫速度随钢水原始硫含量不同而有所不同，石灰的脱硫速度与料流密度和粉粒在钢水水中的逗留时间成正比，而与粉粒的大小成反比。
⑶萤石（CaF2）；CaF2 本身没有脱硫能力，但CaF2在脱硫过程中可以起到类似于催化剂的作用，加入炉渣中可使脱硫速率显著提高。
首先，CaF2能显著降低渣的熔点，改善动力学条件，使硫容易向CaO等破网组元固相扩散; 其次，氟离
子可以破坏硅酸盐赖以结合的化学键，形成空隙，使硫更容易扩散到 CaO 等金属氧化物内部。
最终的结果是随着CaF2的增加，脱硫速率和脱硫率都大大提高。
⑷酸溶铝；酸溶铝对精炼脱硫的影响主要是根据其成分含量而定的。
实测钢中<70×10-6时，钢水>20×10-6，不利于脱硫反应。
钢水的脱氧与脱硫是相互联系的，脱氧良好的钢水可提高渣的脱硫能力，是深脱硫的必需条件，通过对生产数据的统计，得出溶酸铝与脱硫率的关系，将溶酸铝含量控制在一定范围内有利于脱硫。
⑸氩气搅拌；氩气搅拌可以增加钢—渣反应界面，加快反应速度。
从动力学角度分析，钢包精炼炉中脱硫反应的限制环节是钢液本体向钢—渣界面的传质过程。
因此,加强氩气搅拌有利于提高脱硫反应速度。
⑹钢水温度；提高钢水温度将有利于脱硫反应的进行，同时可以加快渣料熔化，提高钢水流动性，加快反应速度，从而加速脱硫。
生产实践表明，钢水温度低于1560 ℃时，脱硫速率明显降低;钢水温度高于1560℃时，渣料熔化快，炉渣流动性好，脱硫反应快。
因此，要求转炉钢水进站温度要大于1560℃。
除以上因素外，钢水精炼的处理时间对终点硫含量也有一定的影响，通常情况下，在其他化学及动力学因素允许的条件下，增大精炼处理时间，可以得到更好的脱硫效果。
但是在现场生产中，通常考虑生产效率问题，所以合理的处理时间对脱硫的影响也是不可忽视的。
通过以上物理化学分析，并结合现有的数据条件，本文最后确定LF网络模型的七个输入参数分别为：石灰石、萤石（CaF2）、铝矾土、酸溶铝、钢水温度、处理时间、进占硫含量。
2.5 样本数据处理
输入样本的的预处理在神经网络的模式识别过程中的重要作用，已经受到了越来越广泛的关注，对BP网络而言，合理的数据处理显得尤为重要。
通过预处理可以加快网络的收敛速度，并且对预测精度的提高也很重要。
简单的说，数据处理包括样本数据筛选和归一化数据。
结论
⑴本课题所选数据全部来自鞍钢第一炼钢厂LF钢包炉，经过分析和筛选确定其中的70组数据进行训练和学习。
选用BP神经网络，应用Matlab6.5软件来实现网络的建立和训练，最后实现网络的预测及操作参数的合理优化；
⑵经过对LF炉的热力学及动力学分析，并结合现场生产情况，最后确定模型中影响终点硫含量的因素为：石灰石、萤石（CaF2）、铝矾土、酸溶铝、出钢温度、处理时间、进占硫含量等因素。
此外，由于数据条件的限制，LF炉的重要参数吹氩量无法获得；
⑶采用BP神经网络模型，构成模型的具体参数为：输入层节点数7、输出层节点数1、隐含层数目2、隐含层节点数[12，11]、网络学习速率0.2、学习率增量因子1.01、学习率减量因子0.1、学习动量因子0.6、预测精度:0.0001。
应用本模型对70组数据进行预测，预报误差在0~0.0005%之间的炉次为62炉，占88.57%，预报误差在0.0001~0.001%之间的炉次为67炉，占95.71%；
⑷通过所建立的BP网络模型的预测优化，得出如下优化区域：石灰含量在580~730kg之间，萤石含量在91~98kg之间，钢水温度在1550~1585℃之间，铝矾土的加入量在192~225kg之间时，有利于脱硫进行；处理时间控制在27~40min
范围内，会使脱硫更加充分。